فضا و نجوم

نسل جدید سلول‌های خورشیدی و آینده کاوش‌های فضایی

نوشته شده توسط محمدرضا رضائی
برای تامین انرژی الکتریکی فضاپیماها و ماهواره‌هایی که در فضا مستقر هستند، روش‌های مختلفی وجود دارد، مانند باتری یا پیل‌های الکتریکی و برای کاوشگرهایی که به مقاصد دوردست منظومه شمسی ارسال می‌شوند، از نوع خاصی رآکتور اتمی استفاده می‌شود.
اما معمول‌ترین و ارزان‌ترین روش تامین انرژی الکتریکی در فضاپیماها و ماهواره‌ها،‌ استفاده از صفحه‌های خورشیدی است.
صفحه‌های خورشیدی، انرژی نورانی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. انرژی تولیدشده درون باتری‌ها ذخیره می‌شود. سپس سامانه‌‌ای هوشمند در فضاپیما، انرژی الکتریکی را براساس برنامه‌ریزی‌های خاصی به ابزارها و تجهیزات مختلف فضاپیما می‌رساند، زیرا هر ابزار با ولتاژ و شدت جریان خاصی از الکتریسته کار می‌کند.

ISS-ROSA_Auto0

در حال حاضر پیشرفته‌ترین و مقاوم‌ترین نوع صفحه‌های خورشیدی در ماموریت‌های فضایی استفاده می‌شود. این صفحه‌ها در عین سبکی،‌ در برابر شرایط خشن موجود در فضا بسیار مقاوم هستند. در فضا پرتوهای کیهانی، اختلاف دمای شدید و عوامل دیگر براحتی هر سازه نامقاومی را از پای در می‌آورند و بسرعت مستهلک می‌کنند.
از طرفی صفحه‌های خورشیدی به کار رفته در فضاپیماها، بازدهی بالایی دارند و نسبت به نمونه‌های زمینی مقدار بیشتری از انرژی نورانی را به الکتریسته تبدیل می‌کنند.
اکنون همه ماهواره‌های موجود در مدار زمین و اغلب کاوشگرهایی که در منظومه شمسی مشغول کاوش‌ هستند، از صفحه‌های خورشیدی برای تامین انرژی الکتریکی ابزارهای‌شان استفاده می‌کنند.
حتی کاوشگر جونو که اکنون در مدار سیاره مشتری مشغول کاوش است، از سه صفحه خورشیدی بزرگ و بسیار پیشرفته استفاده می‌کند. فاصله متوسط مشتری از خورشید نزدیک به ۸۰۰ میلیون کیلومتر (تقریبا پنج برابر فاصله زمین تا خورشید) می‌رسد و در این فاصله نور خورشید رمق چندانی ندارد.
اما همچنان مهندسان به توسعه فناوری سلول‌های خورشیدی مشغول هستند و بتازگی نسل جدیدی از آنها را برای ماموریت‌های فضایی ساخته‌اند. فناوری سلول‌های خورشیدی جدید رُسا (ROSA) نام دارد و قرار است در کمتر از دو هفته دیگر نمونه آزمایشی آن با فضاپیمای باری دراگون به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب شود.

maxresdefault

سلول‌های خورشیدی فعلی به صورت صفحه‌های کوچکی کنار هم قرار می‌گیرند و سازه‌ای شبیه آکاردئون دارند. وقتی ماهواره در فضا قرار گرفت،‌ این سازه به طور کامل باز می‌شود و صفحه خورشیدی یکدست و واحدی را به وجود می‌آورند،
اما فناوری به‌کار رفته در سلول‌های خورشیدی رُسا با نمونه‌های فعلی متفاوت است. این سلول‌ها به صورت ورقه‌های نازکی هستند که به دور میله‌‌هایی پیچیده شده‌اند. شبیه زمانی که کاغذی را به دور لوله خودکار می‌پیچیم.
زمانی که ماهواره در مدار مستقر می‌شود، ورقه‌های سلول‌های خورشیدی از دور میله‌ها باز و گسترده می‌شوند.
این کار باعث می‌شود صفحه‌های خورشیدی حجم بسیار کمتری را در محفظه بار پرتابگرها اشغال کنند و از طرفی این نمونه جدید بسیار سبک‌‌تر و مقاوم‌تر از صفحه‌های خورشیدی فعلی است و بازدهی بسیار بالایی دارد. مهندسان امیدوارند در آینده بتوانند از این سلول‌های خورشیدی به طور گسترده در ماموریت‌های کاوشی فضا و برای تامین انرژی رانشگرهای الکتریکی فضاپیماها استفاده کنند.
رانشگرهایی که مصرف انرژی در آنها بسیار پایین است و می‌توانند نیروی پیشران بیشتری برای کاوشگرها تولید کنند و آنها را به سرعت‌های بالا برسانند.

منبع: جام جم آنلاین

درباره نویسنده

محمدرضا رضائی

علاقه من به علوم فضایی و نجوم از یک طرف و عشق به روزنامه‌نگاری و نویسندگی از سوی دیگر باعث شد که به سمت روزنامه‌نگاری علمی کشیده شوم. از سال ۱۳۸۵ فعالیت در مطبوعات را به طور رسمی شروع کردم و حالا این افتخار را دارم که با بهترین و معتبرترین روزنامه‌ها، نشریات و خبرگزاری‌ها همکاری می‌کنم.

دیدگاه شما چیست